问题
选择题
如图所示,劲度系数为k的竖直轻弹簧下面挂一个质量为m的物体,物体在竖直方向做简谐运动,当物体振动到最高点时,弹簧正好为原长.则物体在振动过程中( )
A.物体在最低点时受的弹力大小为mg
B.弹簧的最大弹性势能等于2m2g2 k
C.弹簧的弹性势能和物体的动能总和不变
D.物体的最大动能应等子2m2g2 k
答案
A、小球从最高点先向下加速,到达平衡位置时速度达到最大,此后继续向下做减速运动;
平衡位置,有mg=kx
故最低点弹力k(2x)=2mg,故A错误;
B、小球到最低点时,动能减为零,由系统机械能守恒定律得到,弹性势能最大,重力势能减小量等于弹性势能的增加量,等于mg(2x)=mg(2
)=mg k
,故B正确;2m2g2 k
C、小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能总量守恒,故C错误;
D、当物体运动到平衡位置时,动能最大,根据系统机械能守恒定律,有
mgx=Ep+Ek
mg=kx
故Ek<
,D错误;m2g2 k
故选B.